姚軍 梁浩聰 羅嘉軍 丁相峰

20世紀(jì)60年代以后，無人機在偵察、監(jiān)視、精確打擊、電子對抗、通信中繼等任務(wù)中表現(xiàn)出色，發(fā)揮了獨特優(yōu)勢，逐漸成為軍事領(lǐng)域的重要力量。近年，無人機在航拍、農(nóng)業(yè)植保、電力線巡檢、測繪、安防、應(yīng)急救援等民用領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，發(fā)展十分迅猛。隨著無人機導(dǎo)航定位、智能感知與規(guī)避等技術(shù)的進(jìn)步，以及現(xiàn)代戰(zhàn)爭對無人運送的迫切需求，以美國為首的世界強國高度重視貨運無人機研制和應(yīng)用，大力推進(jìn)貨運無人機發(fā)展。未來，無人機運送貨物必將成為軍事運輸投送任務(wù)的重要手段，對戰(zhàn)爭進(jìn)程產(chǎn)生重要影響。

發(fā)展與應(yīng)用

美國是最早將無人機應(yīng)用于戰(zhàn)場的國家之一，無人機運用的時間可追溯至越南戰(zhàn)爭時期。在阿富汗戰(zhàn)爭中，美軍面對高原多山地形，使用大量貨運無人機執(zhí)行后勤物資補給任務(wù)，提升了戰(zhàn)場保障效率。美國發(fā)展貨運無人機主要通過新機研制和有人機改型兩條途徑。當(dāng)前，美國貨運無人機包括GD-2000“沉默箭”（GD-2000 Silent Arrow）、CQ-10B“雪雁”（CQ-10B Snowgoose）“雷戈”-A（Rhaegal-A）、“雷戈”-B、APT 20、APT 70、APT 100、YCS17、LG-1K、LG-2K等型號，以及由K-MAX、208“大篷車”、MQ-8C“火力偵察兵”等有人機改型而成的無人機。

“沉默箭”系列貨運無人機

2014年，耶茨電子空間公司（Yates）開始研制GD-700“沉默箭”貨運無人機，該機成本低，載貨重量317.5kg，在此基礎(chǔ)上，又研發(fā)了可運送500kg貨物的GD-800貨運無人機，ER-2000垂直起降貨運無人機，由堅固耐用玻璃纖維復(fù)合材料制成的可回收、可重復(fù)使用的GR-2000貨運無人機，以及最新報道的GD-2000貨運無人機及其寬體機型等貨運無人機。相較于GD-700，GD-2000機身由三合板制成，屬于一次性無動力貨運無人滑翔機，綜合性能進(jìn)一步提升。GD-2000空機重量約907kg，最大任務(wù)載荷重量740kg，翼展8.5m，成本比美軍“聯(lián)合精確空投系統(tǒng)”（JPADS）低50%，但升阻比是“聯(lián)合精確空投系統(tǒng)”的2倍。GD-2000需要固定翼飛機或直升機在空中投放，投放高度范圍是460～7600m，可投送前線救生用品、藥品和裝備等物資。

CQ-10B“雪雁”貨運無人機

CQ-10B“雪雁”是加拿大MMIST公司為美國特種作戰(zhàn)司令部研制的貨運無人直升機。該機擁有三副主旋翼，機尾安裝了推力螺旋槳，具備優(yōu)異的機動性和垂直起降能力，能夠精確投送貨物。該機機身呈矩形，共安裝6個模塊化貨艙，每個貨艙載貨重量44kg，總載貨重量達(dá)264kg。根據(jù)任務(wù)需要，貨艙可裝載燃油、貨物、傳感器。

“雷戈”系列垂直起降貨運無人機

2019年，位于美國加州的刀翼公司（SabreWing）提出“雷戈”垂直起降貨運無人機方案，目標(biāo)是研制載貨重量為2270kg、可晝夜飛行的無人機，該機擁有四個傾轉(zhuǎn)涵道風(fēng)扇和一個為高速前飛提供升力的固定翼?！袄赘辍必涍\無人機包括A、B兩種型號，“雷戈”-A任務(wù)定位是戰(zhàn)場傷員轉(zhuǎn)移；“雷戈”-B任務(wù)定位是貨物運送，其最高飛行高度6700m，370km/h飛行速度下的航程為1852km，載貨重量是“雷戈”-A的兩倍。

APT系列貨運無人機

2019年，美國貝爾公司推出了“自主吊艙運輸” 70（APT 70）垂直起降貨運無人機。該機采用多旋翼尾座式布局，起飛后在空中轉(zhuǎn)換為有翼飛行，最大任務(wù)載荷重量32kg，最快飛行速度204km/h，使用半徑56km，可為偏遠(yuǎn)地區(qū)的用戶運送包裹和緊急醫(yī)療物資。APT 70縮比驗證機于2020年7月完成首次超視距試飛。貝爾公司先前研制的APT 20小型無人機最大載貨重量9kg，最快飛行速度167km/h，使用半徑11km。另一個新的軍用型號是APT 100，該機最大載貨重量50kg，最快飛行速度241km/h，使用半徑56km。

YCS17貨運無人機

2020年3月，美國泰銳工藝公司（ThereCraft）提出YCS17貨運無人機概念方案。該機機身內(nèi)部安裝了可放置貨物的分離式貨艙。在即將到達(dá)交付地點時，YCS17貨運無人機以俯沖姿態(tài)下降，將分離式貨艙放置在目標(biāo)區(qū)后快速升空，并返回起飛地點。目前，泰銳工藝公司沒有透露更多的設(shè)計細(xì)節(jié)。

LG系列貨運無人機

2019年3月，美國物流滑翔機公司在美國國防預(yù)研局（DARPA）和海軍陸戰(zhàn)隊作戰(zhàn)實驗室（MCWL）資助下，開始設(shè)計可為地面部隊提供物資補給的一次性貨運無人滑翔機系列產(chǎn)品。尺寸較小的原型機名稱為LG-1K，較大的是LG-2K。2020年初，這兩款木質(zhì)無人滑翔機完成試飛任務(wù)。LG-1K、LG-2K屬于一次性戰(zhàn)術(shù)貨運無人機，機身為長方形，由直升機或運輸機在空中投放，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)降落傘執(zhí)行貨物空投任務(wù)。在運輸過程中，LG-1K和LG-2K的機翼處于折疊狀態(tài)，以減小尺寸。載機飛到空投區(qū)域投放貨運無人機后，處于折疊狀態(tài)的機翼自行彈開。該機構(gòu)造十分簡單，除機尾安裝的少量控制設(shè)備外，其余部件均由抗風(fēng)雨膠合板制成。LG-1K機長約3.3m，翼展7.1m，載貨重量約320kg。LG-2K機長約4.2m，翼展8.3m，載貨重量約725kg。

“高空飛索”貨運無人機

“高空飛索”小型貨運無人機（Zipline）由高空飛索公司、美國國防創(chuàng)新部門、海軍醫(yī)療研究中心聯(lián)合研發(fā)，采用固定翼布局，巡航速度105km/h，飛行高度90m，載貨重量約1.8kg，主要運送藥品，采用降落傘向目的地投送物資，可解決非洲等道路不發(fā)達(dá)地區(qū)的緊急醫(yī)療物資運送問題。為降低成本，“高空飛索”貨運無人機攜帶的貨箱和降落傘均為一次性產(chǎn)品，用材非常普通，成本不到人民幣4元。到達(dá)目標(biāo)空域后，無人機在幾十米高度將貨物投向目的地。

K-MAX貨運無人直升機

2012年，美國軍工巨頭洛克希德-馬丁公司（Lockheed Martin）和卡曼公司（Kaman）合作，將K-MAX有人直升機改型為貨運無人直升機。K-MAX貨運有人直升機是美國卡曼公司專為外吊掛貨運任務(wù)而設(shè)計的機型，是一種單座單發(fā)橫列式直升機。K-MAX貨運無人直升機機長15.85m，空機重量2334kg，載貨重量3109kg，采用GPS制導(dǎo)，起降無需跑道，環(huán)境適應(yīng)性強，可在山地、高原等地區(qū)執(zhí)行貨物運送任務(wù)。在阿富汗戰(zhàn)爭期間，該無人直升機累計完成485架次飛行任務(wù)，總飛行時間超過500h，運送貨物共計720t，是美軍地面部隊在復(fù)雜地形條件下實現(xiàn)快速前進(jìn)和撤退的重要支援力量，向世界展示了貨運無人機的軍事價值。

208“大篷車”無人運輸機

美國可靠機器人公司（Reliable Robotics）和聯(lián)邦快遞合作，將固定翼有人機改型為208“大篷車”自主無人運輸機。該型無人機翼展15.9m，機長12.7m，最大起飛重量約4000kg，可攜帶超過2000kg的貨物，繼承了通用飛機對起降條件要求低、可短距起降等優(yōu)點，完全可在沙石道路上起降，具備有人、無人兩種模式，既可采用無人模式飛行，也由飛行員駕駛執(zhí)行運輸任務(wù)，應(yīng)用更加靈活，執(zhí)行復(fù)雜運輸任務(wù)的能力更強，很大程度上避免了目前無人機自主導(dǎo)航存在的控制缺陷，可以在地形復(fù)雜且信號干擾大的區(qū)域執(zhí)行運輸任務(wù)。

MQ-8C“火力偵察兵”貨運無人直升機

MQ-8C“火力偵察兵”貨運無人直升機基于諾斯羅普-格魯門公司（Northrop Grumman）“貝爾”-407輕型單發(fā)有人直升機改型而成，分為陸軍型和海軍型兩個型號，最大起飛重量2700kg，最高飛行高度4876m，最快飛行速度250km/h，續(xù)航時間12h，已完成初始作戰(zhàn)能力評估試驗，并于2021年12月4日完成美國海軍“密爾沃基”瀕海戰(zhàn)斗艦的上艦部署，將為美國海軍第四艦隊提供作戰(zhàn)支持。

發(fā)展特點

經(jīng)過多年發(fā)展，美國貨運無人機實現(xiàn)了從無到有、從落后到先進(jìn)的轉(zhuǎn)變，整體發(fā)展呈現(xiàn)以下特點。

設(shè)計理念先進(jìn)

美國研制的各型貨運無人機體現(xiàn)了先進(jìn)的設(shè)計理念。一次性無動力貨運無人滑翔機具有噪聲低、成本低、無電磁輻射、可大量部署等特點，能有效避免反無人機裝備的干擾與攻擊，非常適合在戰(zhàn)場投送物資。YCS17概念貨運無人機提出了一種具有快速投送貨物能力的機型。多型貨運無人機具備垂直起降或短距起降功能，能夠滿足惡劣環(huán)境下的起降需求。

設(shè)計方案務(wù)實

美國貨運無人機設(shè)計以實際需求為牽引，體現(xiàn)功能的實用性。貨運無人滑翔機主要考慮替代傘降執(zhí)行貨物空投任務(wù)。在設(shè)計層面，美國重點關(guān)注產(chǎn)品的控制性能、制造成本和載重能力。YCS17概念無人機設(shè)計方案以戰(zhàn)場快速機動、靈活運用等實際需求為牽引。無人運輸機主要基于有人機改型而成，降低研發(fā)成本的同時，確保了無人機機體具有成熟性與穩(wěn)定性。

構(gòu)型豐富

美國貨運無人機擁有固定翼無人機、多旋翼無人機、無人直升機、復(fù)合無人機、無人滑翔機等多種構(gòu)型。貨物運送方式分為空運和空投。

功能全面

隨著技術(shù)和理念的進(jìn)步，美國貨運無人機正從單一功能向多功能集于一體的方向發(fā)展。例如，由固定翼有人機改型而成的208“大篷車”無人運輸機具備有人、無人兩種模式；MQ-8C“火力偵察兵”貨運無人直升機不僅能運送物資，也可執(zhí)行情報、監(jiān)視、偵察（ISR）任務(wù)。

發(fā)展趨勢

貨運無人機運營企業(yè)進(jìn)一步細(xì)分

隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，貨運無人機運營將向?qū)I(yè)化細(xì)分領(lǐng)域深層次發(fā)展。未來，貨運無人機運營企業(yè)有可能被細(xì)分為專業(yè)化貨運無人滑翔機公司、專業(yè)化旋翼貨運無人機公司、專業(yè)化無人運輸機公司等類型。各型貨運無人機承擔(dān)的任務(wù)也將被合理細(xì)分，為貨運無人機研制提供基本參考。

貨運無人機面臨的難題將被逐步解決

隨著技術(shù)的發(fā)展和行業(yè)應(yīng)用的成熟，技術(shù)人員將逐步解決貨運無人機導(dǎo)航定位、動力等技術(shù)難題和安全問題。一是導(dǎo)航基站性能將更加優(yōu)異，新的導(dǎo)航技術(shù)與多種導(dǎo)航手段融合，將提升無人機導(dǎo)航定位的持續(xù)性、穩(wěn)定性和精確性。二是隨著新能源、自動充電和空中加油等技術(shù)不斷取得突破，貨運無人機航程短的問題將得到有效解決。三是隨著無人機法規(guī)的制定和不斷完善，未來貨運無人機航線劃設(shè)、控制余度、裝備余度、應(yīng)急預(yù)案都將實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理，以最大程度確保貨運無人機及地面人員的安全。

軍用貨運無人機建設(shè)向體系化方向發(fā)展

最初，美國軍用無人機力量建設(shè)由各軍種獨立完成。但隨著無人機在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中廣泛應(yīng)用，為充分整合各軍種無人機力量，從2007財年開始，美國國防部陸續(xù)發(fā)布無人系統(tǒng)路線圖，以指導(dǎo)各軍種開展無人機力量建設(shè)。貨運無人機不斷發(fā)展，其種類和數(shù)量大幅增加，美國必將提出相關(guān)綱領(lǐng)性文件，以科學(xué)合理地規(guī)劃美國貨運無人機力量建設(shè)。未來，美國貨運無人機發(fā)展將從各軍種獨立建設(shè)模式轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)化體系化建設(shè)模式。